Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Czarne diamenty pochodzą z kosmosu
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Węgiel, jeden z najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków we wszechświecie, jest podstawowym budulcem organizmów żywych. Cieszy się więc szczególnym zainteresowaniem naukowców. Wiemy, że struktura krystaliczne węgla ma wpływ na jego właściwości. Naukowcy obliczyli, że przy ciśnieniu przekraczającym 1000 GPa powinno dojść do zmiany struktury atomowej tego pierwiastka. Naukowcy z Oksfordu i LLNL poddali właśnie węgiel rekordowemu ciśnieniu 2000 GPa. To 5-krotnie więcej niż w jądrze Ziemi. Takie ciśnienie może panować we wnętrzach niektórych egzoplanet.
Odkryliśmy, że – ku naszemu zaskoczeniu – w takich warunkach nie doszło do żadnej przewidywanej zmiany fazy w węglu. Zachował on swoją krystaliczną strukturę do najwyższego ciśnienia, jakiemu go poddaliśmy. Te same ultrasilne wiązania, które są odpowiedzialne za to, że przy ciśnieniu atmosferycznym diament bezterminowo zachowuje swoją strukturę, prawdopodobnie zapobiegają zmianie fazy przy ciśnieniu przekraczającym 1000 GPa, mówi główna autorka badań, fizyk Amy Jenei z Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL).
Eksperymenty były prowadzone w ramach programu Discovery Science, dzięki któremu zewnętrzne zespoły badawcze mają łatwy dostęp do jednego z flagowych ośrodków LLNL – National Ignition Facility (NIF).
Profesor Justin Wark z University of Oxford, który odpowiadał za teoretyczną część badań stwierdził, że, prowadzony przez NIF projekt Discovery Science przynosi olbrzymie korzyści środowisku akademickiemu. Nie tylko daje nam możliwość przeprowadzenia eksperymentów, których nigdzie indziej przeprowadzić się nie da, ale – co bardzo ważne – daje studentom, którzy przecież w przyszłości będą naukowcami, szansę pracy w unikatowej jednostce badawczej.
Podczas eksperymentów, w których udział brali też naukowcy z University of Rochester i University of York, wykorzystano wysokoenergetyczne źródło laserów w NIF do poddania stałej formy węgla ciśnieniu sięgającemu 2000 GPa. Strukturę próbki badano za pomocą rentgenografii strukturalnej. Jednocześnie niemal 2-krotnie pobito rekord ciśnienia, przy którym wykorzystano tę technikę.
Badania wykazały, że nawet przy tak ekstremalnych ciśnieniach węgiel zachował swoją strukturę, co wskazuje na istnienie wysokoenergetycznych barier zapobiegających przejściu fazowemu. Wciąż otwarte pozostaje pytanie, czy we wnętrzach egzoplanet istnieje mechanizm pozwalający przezwyciężyć tę barierę i umożliwiający pojawienie się przewidywanych form węgla. Potrzebne są kolejne badania z wykorzystaniem alternatywnych metod kompresji lub innej formy węgla, wymagającej mniejszych energii do wywołania zmiany struktury.
O wynikach badań poinformowano na łamach Nature.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Oceany są tak czułe na poziom dwutlenku węgla w atmosferze, że zmniejszenie jego emisji szybko prowadzi do mniejszego pochłaniania go przez wodę. Autorzy najnowszych studiów uważają, że w bieżącym roku oceany pochłoną mniej CO2, gdyż w związku z epidemią COVID-19 ludzkość mniej go wyemitowała.
Galen McKinley z należącego do Columbia University Lamont-Doherty Earth Observatory uważa, że w bieżącym roku oceany nie będą kontynuowały obserwowanego od wielu lat trendu, zgodnie z którym każdego roku pochłaniają więcej węgla niż roku poprzedniego. Nie zdawaliśmy sobie sprawy z tego zjawiska, dopóki nie przeprowadziliśmy badań na temat wymuszania zewnętrznego. Sprawdzaliśmy w ich ramach, jak zmiany wzrostu koncentracji atmosferycznego dwutlenku węgla wpływają na zmiany jego pochłaniania przez ocean. Uzyskane wyniki nas zaskoczyły. Gdy zmniejszyliśmy emisję i tempo wzrostu koncentracji CO2, oceany wolniej go pochłaniały.
Autorzy raportu, którego wyniki opublikowano właśnie w AGU Advances, chcieli sprawdzić, co powoduje, że w ciągu ostatnich 30 lat oceany pochłaniały różną ilość dwutlenku węgla. Takie badania pozwalają lepiej przewidywać zmiany klimatyczne i reakcję oceanów na nie.
Oceany są tym środowiskiem, które absorbuje największą ilość CO2 z atmosfery. Odgrywają więc kluczową rolę w ochronie planety przed ociepleniem spowodowanym antropogeniczną emisją dwutlenku węgla. Szacuje się, że oceany pochłonęły niemal 40% całego CO2 wyemitowanego przez ludzkość od początku epoki przemysłowej. Naukowcy nie rozumieją jednak, skąd bierze się zmienne tempo pochłaniania węgla. Od dawna zastanawiają się np., dlaczego na początku lat 90. przez krótki czas pochłaniały więcej CO2, a później tempo pochłaniania zwolniało do roku 2001.
McKinley i jej koledzy wykorzystali różne modele za pomocą których sprawdzali i analizowali różne scenariusza pochłaniania dwutlenku węgla i porównywali je z tym, co działo się w latach 1980–2017. Okazało się, że zmniejszenie pochłaniania dwutlenku węgla w latach 90. najlepiej można wyjaśnić przez zmniejszenie jego emisji. W tym bowiem czasie z jednej strony poprawiono wydajność procesów przemysłowych i doszło do upadku ZSRR, a gospodarki jego byłych satelitów przeżywały poważny kryzys. Stąd spowolnienie pochłaniania w latach 90. Skąd zaś wzięło się krótkotrwałe przyspieszenie tego procesu na początku lat 90? Przyczyną była wielka erupcja wulkanu Pinatubo na Filipinach z roku 1991.
Jednym z kluczowych odkryć było stwierdzenie, że takie wydarzenia jak erupcja wulkanu Pinatubo mogą odgrywać ważną rolę w zmianach reakcji oceanów na obecność węgla w atmosferze, wyjaśnia współautor badań Yassir Eddebbar ze Scripps Institution of Oceanography.
Erupcja Pinatubo była drugą największą erupcją wulkaniczną w XX wieku. Szacuje się, że wulkan wyrzucił 20 milionów ton gazów i popiołów. Naukowcy odkryli, że z tego powodu w latach 1992–1993 oceany pochłaniały więcej dwutlenku węgla. Później ta ilość zaczęła spadać i spadała do roku 2001, kiedy to ludzkość zwiększyła emisję, co pociągnęło za sobą też zwiększenie pochłaniania przez oceany.
McKinley i jej zespół chcą teraz bardziej szczegółowo zbadać wpływ Pinatubo na światowy klimat i na oceany oraz przekonać się, czy rzeczywiście, zgodnie z ich przewidywaniami, zmniejszenie emisji z powodu COVID-19 będzie skutkowało zmniejszeniem pochłaniania CO2.
Uczona zauważa, że z powyższych badań wynika jeszcze jeden, zaskakujący wniosek. Gdy obniżymy antropogeniczną emisję dwutlenku węgla, oceany będą mniej go wchłaniały, więc nie będą kompensowały emisji w tak dużym stopniu jak w przeszłości. Ten dodatkowy, niepochłonięty przez oceany, węgiel pozostanie w atmosferze i przyczyni się do dodatkowego ocieplenia.
Musimy przedyskutować ten mechanizm. Ludzie muszą rozumieć, że po obniżeniu emisji nastąpi okres, gdy i ocean obniży swoją efektywność jako miejsce pochłaniania węgla, mówi McKinley.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Odkryta właśnie supernowa jest co najmniej dwukrotnie jaśniejsza i energetyczna oraz prawdopodobnie znacznie bardziej masywna niż dotychczasowa rekordzistka. Została ona zauważona przez międzynarodowy zespół naukowy, na którego czele stali naukowcy z University of Birmingham.
Grupa, w skład której wchodzą również uczeni z uniwersytetów Harvarda, Ohio i Norhtwestern, uważa, że SN2016aps może być przykładem niezwykle rzadkiej klasy pulsacyjnych supernowych z niestabilnością kreacji par. Być może powstała w wyniku połączenia dwóch gwiazd tuż przed eksplozją. Dotychczas takie wydarzenie przewidywano jedynie teoretycznie.
Możemy badać supernowe wykorzystując dwie skale – całkowitą energię ich eksplozji albo energię emitowaną w formie światła widzialnego, mówi główny autor badań doktor Matt Nicholl z University of Birmingham.
W typowej supernowej energia emitowana w postaci światła widzialnego to mniej niż 1% całkowitej emisji. Jednak w przypadku SN2016aps zaobserwowaliśmy, że energia ta była 5-krotnie większa niż dla typowej supernowej. To największa ilość światła, jakie udało się zaobserwować z supernowej, stwierdza uczony.
Analiza spektrum światła wykazała, że eksplozja została zasilona zderzeniem pomiędzy supernową a masywną powłoką gazową odrzuconą przez gwiazdę lata wcześniej. Każdej nocy obserwuje się wiele supernowych, większość z nich znajduje się w masywnych galaktykach. Ta supernowa się wyróżniała. Wydawało się, że znajduje się w środku pustki. Nie byliśmy w stanie dostrzec jej galaktyki, póki światło z supernowej nie przygasło, mówi doktor Peter Blanchard z Northwestern University.
Zespół obserwował gwiazdę przez dwa lata, do czasu aż jej jasność nie zmniejszyła się o 99%. Na podstawie tych obserwacji stwierdzono, że supernowa miała masę od 50 do 100 mas Słońca. Gwiazdy o tak wielkiej masie doświadczają gwałtownego pulsowania przed śmiercią. Zrzucają wtedy gigantyczną powłokę gazową. Zjawisko to może być napędzane przez proces zwany niestabilnością kreacji par, który został teoretycznie przewidziany 50 lat temu. Jeśli wszystko odpowiednio zgra się w czasie, supernowa może ponownie przechwycić powłokę gazową i uwolni olbrzymią ilość energii w wyniku tej kolizji. Myślimy, że zaobserwowaliśmy tutaj najlepszego kandydata na dowód prawdziwości takiego procesu. I prawdopodobnie najbardziej masywnego, stwierdza Nicholl.
Uczony dodaje, że SN2016aps dostarczyła dodatkowych pytań. Gwiazda zawierała głównie wodór. Jednak tak masywne gwiazdy powinny stracić wodór na długo, zanim zaczną pulsować. Dlatego też naukowcy przypuszczają, że doszło do połączenia dwóch mniej masywnych gwiazd, z których mniej masywna zawierała dużo wodoru, a ich wspólna masa była na tyle duża, że doszło do zjawiska niestabilności kreacji par.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Dzięki „szczęśliwemu wypadkowi” naukowcy z University of Massachusetts w Lowell otrzymali nową stabilną formę węgla. Wydaje się mieć ona wyjątkowe właściwości: jest twardsza od stali, równie dobrze przewodzi prąd, a jej powierzchnia jest połyskliwa jak polerowanego aluminium. Najbardziej zaś zaskakujący jest fakt, iż nowa forma wydaje się ferromagnetykiem i utrzymuje tę właściwość w temperaturach dochodzących do 125 stopni Celsjusza. O odkryciu poinformował fizyk Joel Therrien podczas International Symposium on Clusters and Nanomaterials.
Słuchający jego wystąpienia specjaliści byli podekscytowani, ale i ostrożnie podeszli do tych rewelacji. Qian Wang, fizyk z Uniwersytetu Pekińskiego, stwierdziła: gdy opublikują wyniki swoich badań i zostaną one potwierdzone przez innych, spotka się to z olbrzymim zainteresowaniem. Jeśli materiał ten wykazuje właściwości magnetyczne, to może być bardzo użyteczny przy budowie bioczujników czy nośników leków. Uczona zwraca uwagę, że węgiel jest lżejszy niż inne ferromagnetyki, a ponadto nie jest toksyczny.
Robert Whetten, materiałoznawca z Northern Arizona University, stwierdził, że on dał się przekonać Therrienowi. Przypomina, że gdy w połowie lat 80. ogłaszano odkrycie kulistego fullerenu C60, to spotkało się to z równie dużym sceptycyzmem. Przypomina jednak, że już wcześniej pojawiły się twierdzenia o odkryciu magnetyzmu w czystym węglu, a później okazywało się, iż próbki były zanieczyszczone.
Na razie naukowcom udało się uzyskać jedynie cienkie warstwy nowego materiału, które badali za pomocą mikroskopów elektronowych i spektrometrów rentgenowskich. Wszyscy zwracają uwagę, że potrzebne są kolejne badania.
Sumio Iijima, ekspert od nanomateriałów z Meijo University, który w 1991 roku odkrył węglowe nanorurki mówi, że zaprezentowane dane „nie są wystarczająco dobre”, by przekonać go, iż Amerykanie odkryli nowy alotrop węgla. Chce, by na większej próbce przeprowadzono badania metodą krystalografii rentgenowskiej. Dopiero to pozwoli na określenie struktury materiału.
Therrien mówi, że nowy materiał uzyskano podczas nieudanych próby syntezy pentagrafenu. To teoretycznie przewidywana forma węgla, w której atomy są połączone w kształt pierścieni składających się z pięciu elementów. Dotychczas nikt jej nie uzyskał. Uczony chciał wykorzystać technikę pozwalającą na wymuszenie nietypowej struktury atomowej. Do komory służącej do chemicznego osadzania z fazy gazowej włożył folię miedzianą spełniającą formę katalizatora i podgrzał ją do temperatury około 800 stopni Celsjusza. Zamiast jednak wpompować do środka prosty gaz, jak metan, użył bardziej złożonego 2,2 dimetylbutanu.
Po skończeniu zajęć ze studentami Therrien wrócił do laboratorium i poczuł zapach smoły. Wnętrze komory było pokryte czarnym osadem, jednak na miedzianej folii pojawiła się jasna, błyszcząca warstwa.
Po dwóch latach eksperymentów z różnymi heksanami jego zespół nauczył się odtwarzać uzyskaną substancję na podłożach o grubości do 1 mikrometra i długości kilku centymetrów. Naukowcy twierdzą, że otrzymują w ten sposób pofałdowane warstwy węgla złożone pierścieni, na których składa się 6 lub 12 atomów połączonych wiązaniami kowalencyjnymi.
Podczas wspomnianego sympozjum pokazano film, na którym widać, że zawieszone w kroplach wody kawałki nowego materiału reagują na magnes, a najbardziej sensacyjnym jest stwierdzenie, iż właściwości magnetyczne występują w temperaturze d0 125 stopni, czyli w takim zakresie, w jakim pracują silniki czy komputery. Therrien mówi, że próbowano zarysować nowy materiał za pomocą stali i się nie udało. Zarysowuje go diament. Inną niezwykłą właściwością jest wysoki połysk. Dotychczasowe pomiary wykazały, że materiał odbija ponad 90% światła w zakresach od dalekiego ultrafioletu po połowę podczerwieni.
Nowy materiał przewodzi ładunki elektryczne niemal równie dobrze jak stal, a po poddaniu go powolnemu wyżarzaniu do temperatury 1000 stopni Celsjusza, pojawia się w nim pasmo zabronione, staje się więc półprzewodnikiem.
Naukowcy nie nadali mu jeszcze nazwy.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Astronomowie korzystający z Teleskopu Subaru odkryli około 1800 nieznanych dotychczas supernowych. Jest wśród nich 58 supernowych Ia, które znajdują się w odległości ponad 8 miliardów lat świetlnych od Ziemi.
Supernowe to gwiazdy, które eksplodowały pod koniec swojego życia. Eksplozja jest tak potężna, że często supernowa staje się równie jasna co cała jej galaktyka. Z czasem, w przeciągu kilku miesięcy, jej jasność się zmniejsza. Dla naukowców szczególnie interesujące są supernowe typu Ia, gdyż mają stałą jasność maksymalną, co pozwala na obliczenie jej odległości od Ziemi. To zaś umożliwia ocenę prędkości rozszerzania się wszechświata.
W ostatnich latach pojawiły się doniesienia o odkryciu nowego typu supernowych. Super Luminous Supernovae są od 5 do 10 razy jaśniejsze od supernowych Ia. Dzięki tak olbrzymiej jasności naukowcy mogą zauważyć gwiazdy położone tak daleko, że zwykle są one niewidoczne. Im zaś dalej w głąb jesteśmy w stanie zajrzeć, tym młodszy wszechświat widzimy, zatem tego typu badania pozwalają nam na określenie właściowości pierwszych gwiazd, które powstały po Wielkim Wybuchu.
Na świecie istnieje niewiele teleskopów zdolnych do wykonania ostrego obrazu odległych gwiazd. Opisywane powyżej odkrycie to dzieło profesora Naoki Yasuda z Kavli Institute for the Physics and Matematics of the Universe oraz pracujących pod jego kierunkiem uczonych z kilku japońskich uniwersytetów i Narodowego Obserwatorium Astronomicznego Japonii. Naukowcy wykorzystali Teleskop Subaru.
To urządzenie zdolne do generowania bardzo ostrych obrazów gwiazd jest też wyposażone w Hyper Suprime-Cam, 870-megapikselowy aparat fotograficzny obejmujący szeroką panoramę nieboskłonu. Japończycy przez sześć miesięcy wykonywali zdjęcia, a następnie poddali je szczegółowej analizie. Zwracali uwagę na gwiazdy, które nagle zwiększały swoją jasność, a następnie stopniowo przygasały. W ten sposób zidentyfikowali 5 supernowych typu Super Luminous oraz 400 supernowych Ia, w tym 58 położonych w odległości większej niż 8 miliardów lat świetlnych od Ziemi. O możliwościach Teleskopu Subaru niech świadczy fakt, że słynny Teleskop Hubble'a na znalezienie 50 supernowych położonych w odległości większej niż 8 miliardów lat świetlnych potrzebował około 10 lat.
Teleskop Subaru i Hyper Suprime-Cam już wcześniej pomogły stworzyć trójwymiarową mapę ciemnej materii i obserwowały pierwotne czarne dziury. Obecne badania dowodzą, że jest to również instrument zdolny do odszukiwania supernowych położonych bardzo daleko od Ziemi, mówi profesor Yasuda.
Teraz naukowcy chcą wykorzystać zdobyte dane do dokładniejszego obliczenia tempa rozszerzania się wszechświata oraz zbadania, jak ciemna energia zmienia się w czasie.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.